JPH0118979B2 - - Google Patents

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JPH0118979B2
JPH0118979B2 JP57198818A JP19881882A JPH0118979B2 JP H0118979 B2 JPH0118979 B2 JP H0118979B2 JP 57198818 A JP57198818 A JP 57198818A JP 19881882 A JP19881882 A JP 19881882A JP H0118979 B2 JPH0118979 B2 JP H0118979B2
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copper
strip
alloy strip
tin
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JP57198818A
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JPS5887244A (ja
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Riido Sukorei Kuraibu
Atsushurii Sumisu Roi
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Pfizer Inc
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Pfizer Inc
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Publication date
Application filed by Pfizer Inc filed Critical Pfizer Inc
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Publication of JPH0118979B2 publication Critical patent/JPH0118979B2/ja
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/18Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces by using pressure rollers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C1/00Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/0425Copper-based alloys
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/08Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of copper or alloys based thereon

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  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
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  • Chemically Coating (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明はすぐれた展延性と同じく、すぐれた強
度上の特性を有することを特徴とする改良された
銅基スピノーダル合金ならびに粉末からそれらの
合金を製造する方法に関する。 銅、ニツケルおよびすずのスピノーダル合金
は、近年において、すぐれた機械的強度と共に、
良好な電気伝導度を要求される用途における銅ベ
リリウム合金や、リン青銅の有力な代替材料とし
て、著るしい注目の的となつている。 今日までのところ、銅基スピノーダル合金を商
業的に生産するには、在来の展伸材製造法によつ
て行なつている。 代表的な展伸加工法は、アメリカ国特許第
3937638、4052204、4090890および4260432号など
に開示されているが、これらはすべてJ.T.
Plewesによるものである。この製造法は、銅−
ニツケル−すず(Cu−Ni−Sn)の所望成分の合
金の溶湯を準備し、この溶湯を在来の重力鋳造法
例えばDC鋳造法やダービル法(Durville法)な
どにより、インゴツトとして鋳造する工程を含ん
でいる。鋳込まれたインゴツトは、次に均質化処
理を受け、次に鋳造によつて生じた有核組織を分
断する目的で冷間で加工される。次に材料は最終
寸法に達するまで加工、焼鈍し、急冷および時効
処理を受けるが、通常前記の急冷と時効処理の中
間での冷間加工によつて最終寸法にされる。 前記の処理法を詳細に記載しているアメリカ国
特許3937638に注目されたい。 銅基スピノーダル合金は、上述した方法により
実験室規模では生産に成功しているが、その方法
は多くの理由によつて産業的に実行可能になつて
いるとは決して言い得ない。 在来の鋳造技術を使用する結果として、最終製
品には通常粒界でのすずの偏析を生ずるという特
徴があり、それが強度ならびに靭性に有害な影響
をもたらしている。このようなすずの偏析は鋳造
の際の有核組織に帰因するものである。 すずの偏析の程度は、鋳放し材料を冷間加工、
焼なまし、および急冷することにより除去できる
が、これらの方法は、この材料の全体としての生
産コストを上昇させ代替しようとする材料と競争
できなくなるということになる。 これら3種類の金属の粉末の混合物を、ロール
で圧縮し成形した銅−ニツケル−すず合金が、
V.K.Sorokinにより、1978年刊行の
“Metalloved.Term.obrab.Met”誌の第5号の59
−60頁に記載されている。 しかし、この刊行物に開示された方法によつて
得られた製品は、強度が中程度で延性が劣つてい
る。 すぐれた延性と共に、すぐれた強度特性を有
し、製造が容易で商業スケールで経済的に生産可
能な特徴を有する銅基のスピノーダル合金を提供
することは、当然のことながら極めて望ましいこ
とである。 従つて、この種の合金を入手可能にし、それら
の合金を製造する方法を提供するのが、本発明の
第一の目的である。 本発明の他の目的は、上記従来技術の欠点を改
良した未時効状態での顕微鏡組織を有する銅基ス
ピノーダル合金条を得ること、及び時効された状
態にある銅基スピノーダル合金条を得ることであ
る。 本発明の未時効状態での顕微鏡組織を有する銅
基スピノーダル合金条は、すぐれた強度特性とす
ぐれた展延性とを組み合わせて有し且つ長手方向
軸線に直角な平面による横断面が薄いほそ長い横
断面である銅基スピノーダル合金条であつて、重
量で5から35%のニツケルと、7から13%のすず
と、残部が主として銅からなり、実質的に全ての
結晶粒が等軸晶系で面心立方構造のアルフア相か
らなり、すず成分が実質的に均一に分散し、すず
の偏析が実質的にないことを特徴とする。 本発明の、時効された状態にある銅基スピノー
ダル合金条は、すぐれた強度特性とすぐれた展延
性とを組み合わせて有し且つ長手方向軸線に直角
な平面による横断面が薄い細長い横断面である銅
基スピノーダル合金条であつて、重量で5から35
%のニツケルと、7から13%のすずと、残部が主
として銅からなり、実質的に全ての結晶粒が等軸
晶系で面心立方構造のアルフア相からなり、すず
成分が実質的に均一に分散し、未時効状態ではす
ずの偏析が実質的にない顕微鏡組織を有し、顕微
鏡組織がアルフア(α)相とガンマ(γ)相との
合計が50%以下の2相組織(α+γ相)を有する
ことを特徴とする。 本発明の方法は、すぐれた強度特性とすぐれた
展延性とを組み合わせて有し且つ長手方向軸線に
直角な平面による横断面が薄い細長い横断面であ
る銅基スピノーダル合金条であつて、重量で5か
ら35%のニツケルと、7から13%のすずと、残部
が主として銅からなり、実質的に全ての結晶粒が
等軸晶系で面心立方構造のアルフア相からなり、
すず成分が実質的に均一に分散し、すずの偏析が
実質的にない、未時効状態での顕微鏡組織を有す
る、銅基スピノーダル合金条を製造する方法であ
つて: (イ) 重量で5%から35%のニツケルと、7から13
%のすずと、残部が銅からなる銅基合金粉末を
準備する段階と; (ロ) 前記合金粉末を成形して、構造上の一体性
と、還元性雰囲気ガスが侵入するのに十分な多
孔率を有する生条材にする段階と; (ハ) 前記生条材を冶金的に結合するため還元性雰
囲気中で焼結する段階と; (ニ) 前記の焼結された条材を、条材が時効硬化と
脆化とを起さないような速度で冷却する段階
と; (ホ) 冷却された前記条材を最終寸法まで冷間圧延
する段階と; (ヘ) 最終焼きなましをおこない且つ前記の冷間圧
延された条材をアルフア相全部が保持されるに
十分な速度で急冷する段階と; を有することを特徴とする。 第1図は、本発明材料の時効処理温度399℃
(750〓)での分単位の時効時間の変化に対する降
伏強さ、引張り強さおよび伸びを示めすグラフで
ある。 第2図は、本発明合金の倍率250での光学顕微
鏡写真で、焼なまし後急冷した状態での状態を示
めしている。 本発明による新規な方法は、最終仕上された条
材の生産に適用することができ、この仕上条材と
は、リボン、帯板(band)、板、薄板材(sheet
material)などと同様条片(bar)、棒(rod)、
線(wire)などを含み、特に0.013から6.4mm
(0.0005から0.25インチ)までの厚さの条材の生
産に有用である。 上述したように、本発明方法に則り生産される
銅基スピノーダル合金は、約5から35%までのニ
ツケルと、7から13%までのすずを含有する。特
別用途用の成分としては、弾性係数を一層高める
ため約20から35%に達するニツケルと、強度を一
層高めるため約8から11%に達するすずを含有さ
せる。 現目的に特に好適な組成は、約8から11%のす
ずと約5から25%のニツケルを含むものである。
所望の特性に対し特別の組成を選択し生産を行つ
てもよいことは当然のことである。例えば、時効
硬化の反応速度は時効温度と特定成分の影響を受
ける。前記以外に、本発明の銅基合金は、特定の
特性をさらに特徴づけるための必要に応じ、選択
的な添加元素を含有させることができる、但しこ
れはそれらの添加元素が、本発明によつて得られ
る特性を実質的に劣化させないという条件が満た
される場合に限られる。 特に望ましい添加元素は、鉄、マグネシウム、
マンガン、モリブデン、ニオビウム、タンタル、
バナジウムなどの元素およびそれらの混合物から
なる群から選ばれた少くとも一つの元素であつ
て、それぞれの量は通常約0.02から0.5%であつ
て合計して約2%を超えるものであつてはならな
い。 上記以外の添加元素、例えば、アルミニウム、
クロム、けい素、亜鉛ならびにジルコニウムなど
を、必要に応じて使用し得ることは勿論である。 これらの添加元素の存在によつて、生成される
銅基合金の特に所望の特性を強化するのは勿論の
こと、さらに強度を上昇させるという利点があ
る。上記の各添加元素を、上記に規定した量を超
えて添加するのは好ましくない、その理由はそれ
ら元素の添加によつて最終製品としての条材の展
伸性を劣化させる傾向があるからである。 本発明合金の前記合金元素以外の残部は実質的
に銅である。 従来から不純物と考えられている程度の不純物
の少量は許容されるが、最少限に止めるのが好ま
しい。本発明により製造された焼結条材中の酸素
と炭素はそれぞれ100ppm未満とすべきであり、
実質的にゼロであることが望ましい、酸素と炭素
が多量に存在すると非金属介在物や、ブリスター
(blster)などの条材の物理的欠陥を招来し、そ
れらはすべて最終製品としての条材の機械的性質
に有害である。 このような理由によつて、出発材料としての粉
体中の酸素と炭素の含有量は、前記の要件を充す
ため極力最低に保つべきである。 本発明の方法によれば、所望成分の合金は、各
添加元素の粉末をブレンデイング(混合)する
か、予合金化してから微粉化するか、両者を併用
するかなどの方法によつて得ることができる。 添加元素の粉末を使用する場合は、混合粉の均
質性を確保するために、それらの粉末を十分にブ
レンドしなければならない。 ロール圧密によつて所望の特性、見掛け比重、
流れ(flow)、生強度など、を得るためには、出
発材料としての粉末の粒サイズは混合粉の少くと
も90%が1から300ミクロンの範囲内でなければ
ならない。さらに、適当な流動性(flow
characteristics)を得るために、続いて行う処理
の間に揮発するような結合剤を混合粉中に加える
のが望ましい。 当業界ではこのような結合剤は周知であつて、
例えば、ステアリン酸、セルローズ誘導体、有機
コロイド、サリチル酸、しようのう、パラフイ
ン、灯油などの長鎖脂肪酸などを含むものであ
る。これらの結合剤は、混合粉中に約1%までの
量で存在するのが好ましい。 本発明の好適実施例では、予合金された溶湯を
噴霧化して粉末を作り、次に混合して粉末とし
た。この噴霧法による微粉化は溶融合金の溶湯の
流れを、ガス体または水によつて分裂(break
down)させるものである。本発明の方法では、
生成された粉体が次の圧密の間に、適切な生条体
強度となるのに有利な不規則形状になるように、
溶融金属の微粉化には水を使用する方法を好んで
使用するようにしている。気体を用いる微粉化
は、実質的に球形の粉粒を生ずるので、あまり好
適ではない。 ロール圧密された生条材が適切な特性を有する
ように、添加元素の粉末を混合する方法では、粉
末の粒子のサイズは適当な範囲内になければなら
ない。微粉化された粉に対する適当な粒子サイズ
の範囲は、粉末混合体の全量の少くとも90%に対
し20から300ミクロンでなければならない。 粒子サイズが300ミクロンを超えると、次の工
程の間に偏析が発生する可能性が起るという問題
が発生する。 金属などの元素粉を混合する方法については、
微粉化された粉末の混合体中に、少量の結合剤を
約1%までの量で添加するのが好ましい、これら
の結合剤は前述した種類のものには限られない。 本発明の処理法と同じく、本方法で使用される
粉末の粒子サイズが微細であるために、在来の重
力型鋳造法、特にすずを含む合金の鋳造の際の偏
析や有核化は解消される。 本発明の方法によつてスピノーダル合金を製造
した場合に、最終製品としての条材における先天
的なすぐれた強度特性に対し、さらに粉体の化合
成分の均一性とすずの偏析が実質的に皆無な点が
加わることになる。 本明細書の一部をなす実施例から明らかなよう
に、本発明は特性上の驚くべき改良をもたらすも
のである。 上述したような粉末の製造と混合を行なつた後
で、混合された高純度の粉体を、好適には連続方
式で、圧延機に供給し、粉体のそれぞれの粒子と
隣接粒子との間に機械的な結合が行なわれるよう
に成形される。この場合、ロールから進行してく
る条材を、なま(生)成形条材と称する。 圧密の負荷と圧延速度とは、条材の理論密度の
70%から95%に相当する生条材密度を確保できる
ように設定される。 このようにして得られる生条材の密度は、本発
明方法では重要な意義があり、理論密度の70%未
満では、次工程に耐えるだけの強度に達しない生
条材となり、一方密度が理論密度の95%以上にな
ると、次の焼結工程で還元性雰囲気が条材中に浸
入するのを可能にし内部の酸素分の還元を確実に
するための多孔率が不十分なことになる。さら
に、生条材の密度が理論密度の95%を超えると、
条材は収縮するよりはむしろ膨脹するようにな
り、次の焼結段階では一層密になる。本発明の方
法では、通常は粉末を当初の成形以前の見掛けの
密度の約2倍に圧縮する。 本発明での生条材として好適な厚さは、0.6か
ら25mm(0.025から1インチ)、特に0.6から13mm
(0.025から0.5インチ)の範囲が好ましい。 ロール成形に次ぐ、本発明の次工程は冶金学的
結合を形成するため、還元性雰囲気中で生条材の
焼結を行なうことである。条材は生産ライン内の
作業としてコイル状で、あるいは条材の状態で焼
結してもよい。 焼結作業は次のような作用をする。(1)条材の稠
密化に先行して生条材の内部酸化物を除去するこ
と;(2)条材の強度を上昇させること;(3)条材の多
孔率を低減させ、成形された条材の密度を向上さ
せること;(4)時効硬化、それに伴う展伸性の消失
を防止するための急冷を可能にすること;(5)結合
材を一切排出すること;(6)均質性を向上させるこ
と、などである。所望の特性を得、さらに前記の
諸目的を達成するためには、条材焼結の時間と温
度は重要である。 本発明の実施態様によれば、条材焼結は、処理
法ならびに原価に関連した理由によつて行なわれ
るものであつて、時間を最短にするために可能な
かぎり最高の温度で行なわれる。従つて条材を、
液相を形成することなく、かつ固相線温度にでき
るだけ近い状態で焼結が起るように加熱するのが
好ましい。条材の焼結作業間に液相が生成するよ
うでは、すずの偏析が生ずる可能性のあるような
条材の焼結には有害であり、それによつてすずの
富化相が、特に結晶粒界に生成することになる。
焼結は649°から1038℃(1200から1900〓)で少く
とも約1分の期間に生成するのが好ましい。好適
な焼結温度は、843゜から966℃(1550゜から1770
〓)であつて、好適な焼結時間は1分から30分
で、最適温度は1回の通過毎に5分から15分、構
成元素の粉末を使用する場合には、50時間あるい
はそれ以上にも達する長時間にすることも可能で
あり、またその必要がある場合もあり得る、しか
しながら、予合金粉を使用する場合にはこのよう
な長時間の処理を正当化する理由は少い。 本発明の好適実施態様によつて条材を焼結する
には、炉の長さ条材の送り速度、温度に応じ炉を
通過させる回数を一回あるいは複数回にする必要
があり、例えば、通過回数を1回から5回とし、
好適には3回にすることがある。条材の内部酸素
量を十分に低くし、内部酸化物を除去し、さらに
条材の清浄化を確保するには、焼結を還元性雰囲
気の加熱炉内で行なう。 純水素や分解アンモニアガス、それらの混合ガ
ス、あるいは10%の水素ガス、窒素ガスと一酸化
炭素の混合ガスなどの周知のガスを使用し得る。 既に述べたように、本発明では条のまゝで焼結
するのが好適である。然し、上記と同一目的を達
成するために、条をコイル状に巻いた上で焼結す
ることも可能である。コイル体焼結は、液相線温
度近くで行なつてはならない、その理由は、この
ような条件下では条材同志が融着してしまうこと
があるからである。 コイル焼結は、通常は固相線よりは少くとも56
℃(100〓)ほぼ低い温度で行なう。 既に述べたように、本発明の方法においては、
焼結した条材の冷却は厳密に行う必要がある。条
材を冷却するには、時効硬化が起つて、その結果
展延性が失なわれ、さらに条材が脆化することが
ないようなやり方で行なわなければならない。本
発明によれば、条材の脆化を防止するためには、
条材を合金の時効硬化温度以下まで、1分当り少
くとも111℃(200〓)の冷却速度で急冷するか、
別法として、時効硬化温度範囲以下まで1分間に
1.7℃を上廻らない制御された冷却条件で、極め
て徐々に冷却するか、のいずれによつて冷却しな
ければならない。当然のことながら、急冷の方が
好適である。 条材のまゝ焼結した場合には、焼結炉から出て
来る条材を、急冷し、条材の硬化が全く起らない
ように、所望の速度で冷却できるように強制雰囲
気冷却域を通過させる。コイルとして焼結された
条材については、結果としての脆化と、展延性の
消失を伴うような時効硬化の生成を解消するた
め、極めて低い速度で細心の冷却を行なわなけれ
ばならない。 上述したように、粉末粒から条材を作る方法
は、従来の鋳造、圧延した銅合金の場合に、スラ
ブ加熱炉内で生ずるスケールや酸化物と同じく、
鋳型などからの、代表的な表面欠陥を避けること
ができる。この種の欠陥は、機械加工によつて除
去する必要があり、全体の生産コストを著るしく
上昇させる。 粉末から生産した条材の表面特性は優秀であつ
て、圧延され焼結された条材は、さらに冷間圧延
したり焼なましたりするのに理想的と言えるほど
適している。 焼結の後、条材を最終寸法まで加工する。条材
を必要に応じ中間焼なまし工程を圧延の中間に入
れて冷間圧延したり、あるいは最終寸法まで熱間
圧延する。 一般には、板厚で30から70%、好適には50%程
度の圧減率で、2回またはそれ以上の工程で冷間
圧延する。2つの冷間圧延の間の中間焼なまし
は、処理される合金のアルフア(α)相の限界、
ニツケル15%とすず8%を含む合金の場合は799
℃(1470〓)と合金の固相線、好適には816゜から
899℃(1500゜から1650〓)、の中間の温度で少く
とも15秒、好適には15秒から15分、最適には、1
分から5分で行なう。中間焼なましの後の条材の
冷却は、既に述べた方法で急冷しなければならな
い。 最終寸法にするための冷間圧延に続いて、条材
を最終焼なまし、つまり溶体化焼なましを行う
が、これは本発明方法で極めて重要なものであ
る。中間焼なましの場合と同じく条材を約816゜か
ら899℃(1500゜から1650〓)の温度で少くとも約
15秒、好適には15秒から15分、最適条件としては
1分から5分加熱し、その後に純アルフア相を常
温で保持できるよう、少くとも毎秒56℃(100〓)
の速度で急冷し、スピノーダル分解が起つた状態
で、最高硬度が得られるようにする。 この段階になると、焼なまされ急冷された条材
は、一般に少くとも20%に達する驚くべき伸び性
を示めし、充分に稠密化され、焼なまされ急冷さ
れた状態で成形性と加工性を具えたものになる。 最終焼なまし後で、しかも時効硬化前に、必要
に応じ条材肉厚の約40%までの冷間圧延による加
工硬化を行えば、強度をさらに上昇させることが
できる。ただし、それに伴なつて展延性は幾分低
下する。 次に、条材を260゜から538℃(500゜から1000〓)
で、少くとも15秒間、通常は約1時間から10時
間、所望の強度と展伸性を得るために時効硬化さ
せる。正しい時効硬化条件は、所望の特性レベル
に応じて決定されるのは当然のことである。 時効処理は条材メーカーの工場で行なつてもよ
く、その後の最終使用段階で行なつてもよい。 本発明によつて生産される未時効状態の合金の
顕微鏡組織は、実質的に全部がアルフア相の等軸
結晶で、すず成分が実質的に均一に分散し、すず
の有害な偏析が皆無な面心立方相から成つてい
る、但し少量のガンマ相を含有しても差支えな
い。 さらに、未時効状態の合金の顕微鏡組織は、粒
界析出が全然ないことが特徴であつて、例えば、
粒界にアルフア相とガンマ相の混合相などが全く
生成しないことである。 この種の相は、例えば、E.G.Babura等のJ.
APPL.Cryst.(応用結晶学会誌)の第12巻の476−
480頁(1979年)や、B.G.LeFeVre等のMet.
Trans誌の9A巻の第577頁(1978年4月)などに
記載されている。粒界析出は過時効によつて生じ
易い。 しかしながら、合金が時効前に実質的に全てが
アルフア相になつている限りは、時効処理の結
果、最高で約50%もが、アルフア相とガンマ相と
して析出したとしても、良好な特性を得ることが
できる。 上述の方法は、粉末冶金法によつて銅基スピノ
ーダル合金を生産する方法に関して述べたが、時
効後には良好な展延性と驚くべき強度特性が同時
に得られる。これらの優れた特性は、結晶構造全
体に亘つてすずが均一に分散し、しかも時効前す
ずの偏析が実質的に皆無になるようにされている
本合金の金属組織に直接起因する。 本発明とそれらの改良は、以下の実施例から明
白にされよう。 実施例 1 厚さ0.3mm(0.012インチ)で重量で約15%のニ
ツケル、8%のすずと、残部が実質的に銅からな
る銅基合金条を、下記の方法により粉末から製造
した。 この粉末は、前記成分に予合金した合金の溶湯
を不規則な形状の粒子にするため、水で噴霧化し
た。このようにして準備した粉末を、0.2重量パ
ーセントの灯油と共に完全にブレンドした。使用
した粉末は、混合粉全量の90%に対し20から300
ミクロンの粒子サイズのものであつた。 この合金粉−結合剤の混合物を、理論密度の80
%の密度と約2.8mm(0.110インチ)の生条材とす
るため、適切な圧延速度とロール圧でロール成形
を行なつた。 このロール成形の次に、生結合された条を、水
素を使用した還元性雰囲気中で982℃(1800〓)
の温度で、1回のパス(炉内通過)を10分で4
回、第5回のパスは5分間とし、条材の形で焼結
し、その後直ちに室温まで急冷したが、その冷却
速度は1分間139℃(250〓)で、焼結炉から出て
来る条材を強制雰囲気冷却帯に導いて冷却した。 前記の焼結工程に続いて、中間焼なましを含む
4段階の冷間加工と焼なましによつて、最終製品
厚さ0.3mm(0.012インチ)まで加工したが、条材
のまゝでの中間焼なましは、各段階の中間で約
871℃(1600〓)で炉内保持時間を約5分間とし
て行ない、各中間焼なましの後では、条材を1秒
当り28℃(50〓)の冷却速度で室温まで冷却し
た。次に条材を最終焼なまし、つまり溶体化焼な
ましを行なうが、それは871℃(1600〓)で約5
分間加熱に続いて、伸び率43%を有する材料とす
るため、1秒当り111℃(200〓)の速度で室温ま
で急冷し、未時効状態での銅基スピノーダル合金
条を得た。この合金条の機械的性質は、引張り強
さが51.3Kg/mm2、0.2%降状強さが23.2Kg/mm2及び
伸びが43%であつた。この未時効状態での合金条
を使用して、ベロー、コネクター及び深絞りによ
る糸道部品(繊維機械用)に加工し、その後時効
処理して最終完成部品とした。 実施例 2 実施例1と同一条件で未時効状態での合金条を
製造し、この条材を399℃(750〓)で120分間時
効硬化したことにより第表の(合金1)に見ら
れるように、極めて高い強度と良好な展延性を有
する条材が得られた。同様な方法で、他の追加合
金条を準備し、第表に示す時効処理を行なつ
た、それらの条材は合金1と同じく、高強度とす
ぐれた展延性を示めした。 比較の目的で、同一成分ではあるが、アメリカ
国特許第4260432に報告されているような、在来
の展伸法によつて準備した合金の特性を第表に
示めす。本発明の方法と、それによる製品の特性
上の改良は驚異的なものである。
【表】
【表】
【表】 第1図は、本明細書の一部を成すものであつ
て、時効温度399℃(750〓)での時効時間の変化
に対する降伏および引張り強さと伸び率を示すも
のであり、本発明によつて得られる顕著な特性を
明確に示めしている。 本発明によつて得られた条材(合金1−7)の
時効前の顕微鏡組織を調べた、その結果、組織は
実質的に全粒子が等軸晶の面心立方のアルフア
(α)相で、すず成分は均等に分散し、実質的に
有害な偏析は皆無であつた。第2図は、合金第7
を溶体化焼なまし後急冷した状態での倍率250倍
の顕微鏡写真であつて、前記の金属組織であるこ
とを明示している。 本発明は、その精神または本質的特徴から逸脱
することなく、他の形態または方法で実施するこ
とが可能であり、こゝに示めした実施態様は説明
のためのものであつて、限定的なものではなく、
発明の範囲は特許請求の範囲に示めされている通
りである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、時効時間と機械的性質の関係を示す
グラフであり、第2図は合金の顕微鏡組織を示す
写真である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 すぐれた強度特性とすぐれた展延性とを組み
    合わせて有し且つ長手方向軸線に直角な平面によ
    る横断面が薄い細長い横断面である銅基スピノー
    ダル合金条であつて、重量で5から35%のニツケ
    ルと、7から13%のすずと、残部が主として銅か
    らなり、実質的に全ての結晶粒が等軸晶系で面心
    立方構造のアルフア相からなり、すず成分が実質
    的に均一に分散し、すずの偏析が実質的にない、
    未時効状態での顕微鏡組織を有する、銅基スピノ
    ーダル合金条。 2 特許請求の範囲第1項記載の銅基スピノーダ
    ル合金条において、さらに顕微鏡組織中に、実質
    的に粒界析出物が存在しない、銅基スピノーダル
    合金条。 3 特許請求の範囲第1項記載の銅基スピノーダ
    ル合金条において、該合金条が冷間加工状態であ
    る銅基スピノーダル合金条。 4 特許請求の範囲第1項による銅基スピノーダ
    ル合金条において、該合金条が焼なまし状態にあ
    る該合金条。 5 すぐれた強度特性とすぐれた展延性とを組み
    合わせて有し且つ長手方向軸線に直角な平面によ
    る横断面が薄い細長い横断面である銅基スピノー
    ダル合金条であつて、重量で5から35%のニツケ
    ルと、7から13%のすずと、残部が主として銅か
    らなり、実質的に全ての結晶粒が等軸晶系で面心
    立方構造のアルフア相からなり、すず成分が実質
    的に均一に分散し、未時効状態ではすずの偏析が
    実質的にない顕微鏡組織を有し、顕微鏡組織がア
    ルフア(α)相とガンマ(γ)相との合計が50%
    以下の2相組織(α+γ相)を有している、時効
    された状態にある銅基スピノーダル合金条。 6 すぐれた強度特性とすぐれた展延性とを組み
    合わせて有し且つ長手方向軸線に直角な平面によ
    る横断面が薄い細長い横断面である銅基スピノー
    ダル合金条であつて、重量で5から35%のニツケ
    ルと、7から13%のすずと、残部が主として銅か
    らなり、実質的に全ての結晶粒が等軸晶系で面心
    立方構造のアルフア相からなり、すず成分が実質
    的に均一に分散し、すずの偏析が実質的にない、
    未時効状態での顕微鏡組織を有する、銅基スピノ
    ーダル合金条を製造する方法であつて: (イ) 重量で5%から35%のニツケルと、7から13
    %のすずと、残部が銅からなる銅基合金粉末を
    準備する段階と; (ロ) 前記合金粉末を成形して、構造上の一体性
    と、還元性雰囲気ガスが浸入するのに十分な多
    孔率を有する生条材にする段階と; (ハ) 前記生条材を冶金的に結合するため還元性雰
    囲気中で焼結する段階と; (ニ) 前記の焼結された条材を、条材が時効硬化と
    脆化とを起さないような速度で冷却する段階
    と; (ホ) 冷却された前記条材を最終寸法まで冷間圧延
    する段階と; (ヘ) 最終焼なましをおこない且つ前記の冷間圧延
    された条材をアルフア相全部が保持されるに充
    分な速度で急冷する段階と; を有する銅基スピノーダル合金条の製造方法。 7 特許請求の範囲第6項記載の銅基スピノーダ
    ル合金条材の製造方法において;合金粉は、予め
    合金化された合金の溶湯を、水を使用し噴霧法に
    より微粉化して、少くとも90%が1から300ミク
    ロンの粒子サイズの不規則形状の粒とすることに
    よつて得られる、銅基スピノーダル合金条の製造
    方法。 8 特許請求の範囲第6項記載の銅基スピノーダ
    ル合金条材の製造方法において;合金粉が製造の
    過程中に揮発する1%以下の結合剤を含んでい
    る、銅基スピノーダル合金条の製造方法。 9 特許請求の範囲第6項記載の銅基スピノーダ
    ル合金条の製造方法において;合金粉を厚さ0.64
    mmから25.4mmで、密度が理論密度の70%から95%
    の生条材として成形する、銅基スピノーダル合金
    条の製造方法。 10 特許請求の範囲第6項記載の銅基スピノー
    ダル合金条の製造方法において;焼結は、649゜か
    ら1038℃の温度で少なくとも1分間保持すること
    により行う、銅基スピノーダル合金条の製造方
    法。 11 特許請求の範囲第6項記載の銅基スピノー
    ダル合金条の製造方法において;焼結された条材
    を該合金の時効硬化温度より低い温度まで、少く
    とも1分間当り111℃の温度で冷却する銅基スピ
    ノーダル合金条の製造方法。 12 特許請求の範囲第6項記載の銅基スピノー
    ダル合金条の製造方法に於て、焼結された合金条
    の酸素と炭素の含有量が100ppm未満に保たれて
    いる、銅基スピノーダル合金の製造方法。 13 特許請求の範囲第6項記載の銅基スピノー
    ダル合金条の製造方法において;焼結され冷却さ
    れた合金条を、各冷間加工の中間に中間焼なまし
    を行ない最終寸法まで圧延する少くとも2段階の
    冷間加工であつて、該合金のアルフア(α)相境
    界温度とその固相線温度の中間の温度で少くとも
    15秒間保持後、続いて急冷を行なう中間焼なまし
    を行ない、各冷間加工段階での圧減率が30から70
    %の冷間加工を行なう、銅基スピノーダル合金条
    の製造方法。 14 特許請求の範囲第6項記載の銅基スピノー
    ダル合金条の製造方法において;最終焼なましを
    816゜から899℃の温度で少くとも15秒間保持し、
    アルフア(α)相の全部を常温に保持するため続
    いて少くとも毎秒56℃(100〓)の冷却速度で冷
    却する、銅基スピノーダル合金条の製造方法。 15 特許請求の範囲第6項記載の銅基スピノー
    ダル合金条の製造方法において;最終焼なましの
    後、合金条を260゜から538℃で少くとも15秒間時
    効硬化する、銅基スピノーダル合金条の製造方
    法。 16 特許請求の範囲第15項記載の銅基スピノ
    ーダル合金条の製造方法において;合金条を最終
    焼なましの後ではあるが時効硬化処理の前に40%
    以下の冷間加工を行なう、銅基スピノーダル合金
    の製造方法。 17 すぐれた強度特性とすぐれた展延性とを組
    み合わせて有し且つ長手方向軸線に直角な平面に
    よる横断面が薄い細長い横断面である銅基スピノ
    ーダル合金条であつて、重量で5から35%のニツ
    ケルと、7から13%のすずと、残部が主として銅
    からなり、実質的に全ての結晶粒が等軸晶系で面
    心立方構造のアルフア相からなり、すず成分が実
    質的に均一に分散し、すずの偏析が実質的にな
    い、未時効状態での顕微鏡組織を有する、銅基ス
    ピノーダル合金条を製造する方法であつて、 (イ) 重量で5%から35%のニツケルと、7から13
    %のすずと、残部が銅からなる銅基合金粉末を
    準備する段階と; (ロ) 前記合金粉末を成形して、構造上の一体性
    と、還元性雰囲気ガスが浸入するのに十分な多
    孔率を有する生条材にする段階と; (ハ) 前記生条材を冶金的に結合するため還元性雰
    囲気中で焼結する段階と; (ニ) 焼結された条材を熱間圧延して実質上充分に
    密度の高い条材とする段階と; (ホ) 該熱間圧延された条材を、アルフア相全部が
    保持されるに充分な速度で急冷する段階と、 を有する上記製造方法。
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